土的物理性质及分类资料

常见值
ρ＝(1.6～2.2)g/cm3， ＝(16～22)kN/m3
[ 容重 ：单位体积的重量]
土的重度
天然状态下，土单位体积的重量，称为土 的重度 范围：16～22 土工试验：环刀法
W mg (kN / m3 ) V V
土的重度取决于土粒的重 量，孔隙体积的大小和孔隙中
水的重量，综合反映了土的组
V Ah1 VS Ah1 e1＝ V 1 1 VS VS VS
由于逐级（一般为6级）施加荷载在不同压力p作用下，可得 到相应的孔隙比e，根据一一对应关系，以横座标表示压力， 以纵座标表示孔隙比，绘制e-p曲线，称为压缩曲线．
2、压缩性指标
根据压密定律：在竖向压力变化不大的范围内，孔隙比的 1）、压缩系数： 变化量与压力之间的变化量，二者之间的关系近似用一条 直线来代替。
Vs
m ms mw ma ma 0 mw w Vw
质量
体积
V Vs Va Vw Vv Va Vw
土的三相简图
• 1、土的天然密度
土的天然密度，指土在天然状态下单位体 积的质量,又称湿密度。它影响土的承载力、 土压力及边坡的稳定性。
土的总质量 m ( kg / m3 ) 土的总体积 V
5.孔隙比e和孔隙率n
孔隙比e ：土中孔隙体积与土粒体积之比 ◇e<0.6 低压缩性土 e>1.0 高压缩性土
Vv e Vs
Vv n 100% V
孔隙率n ：土中孔隙体积与总体积之比，以百分数表示
6.土的饱和度Sr
土中孔隙水的体积与孔隙总体积之比，以百分数表示 饱和度描述土中孔隙被水充 V 满的程度。干土Sr=0,饱和土 Sr 100% Vv Sr=100%。 砂土根据饱和度分 为三种状态:

Gs ms ms / Vs s 2.7 mw1 mw1 / Vs w1
则Vv e
w w1 1g / cm
ms Gs wVs
3
令： Vs 1m3
V Vs Vv 1 e
sat
ms Vv w (Gs e) w g V 1 e
推求
e?

m Gs (1 w) w V 1 e
e
Gs w
d ?
ms Gs w d V 1 e 1 w
d
1
Gs (1 w) w

1
sat
ms Vv w (Gs e) w V 1 e
ms Vs w ms (V Vv ) w ms Vv w V w (Gs 1) w sat w V V V 1 e Vv e n V 1 e
Vw mw wGs Sr Vv Vv w e
3 【例题2-1】某饱和土体，重度 19.5kN / m ，土粒比重 Gs 2.7 。
（1） 根据题中的已知条件，推导干重度 d 的表达式; （2）根据（1）的结果，计算该土的干重度。 【解】 ms Vv w 3 g sat sat g sat sat 19.5kN / m 由已知条件： V
Vv e
V 1 e
m Gs (1 w)w
w w1
ms Vs Gs w Gs w
ms Gs w
Vs 1
w
mw 100% ms
mw wms wGs w
m mw ms Gs (1 w) w
§2.2 土的物理性质指标

无机土 ：Q＜5% 有机质土 ：5%≤Q≤10% 泥炭质土 ：10％＜Q≤60％ 泥炭 ：Q＞60％
特殊性岩土
1.软土 —— 主要由细粒土组成的孔隙比大（一般 大于1),天然含水率高（接近或大于液限），压缩性 高（a>0.5MPa）和强度低的土.
①淤泥 —— 天然含水率大于液限，天然孔隙比 大于或等于1.5。
系数大于0.015湿陷性黄土 ②非自重湿陷性黄土—土层上覆自重压力下的湿
陷系数小于0.015
—液限4.红粘土—指碳酸盐岩系出露的岩石，经红土化作用 形成并覆盖于基岩上的棕红、黄等色的高塑性土，其液限大 于50%. 次生红粘土大于45%且小于50%的土.
5.膨胀土—粘粒成分主要是由亲水性粘土矿物组成在环境的温度 湿度的变化时可产生强烈的胀缩的，具有吸水膨胀，失水收缩的 特性.
分类方法：
1.《建筑地基基础设计规范》(GB50007－2002)
根据土粒大小、粒组的土粒含量或土的塑性指数把地 基土（岩）分为岩石、碎石土、砂土、粉土和粘性土五 大类 a.岩石的分类
颗粒间牢固粘结,呈整体或具有节理隙的岩体称为岩石， 坚硬程度可根据岩块的饱和单轴抗压强度frk分类
坚硬程度类别 坚硬岩 较硬岩 较软岩
五、土的工程性质评价
土的物理状态主要指土的松、密和软、硬程度
土的物理状态
砂性土： 密实程度：松、密 粘性土： 软硬程度（稠度）：软、硬
1. 粘性土的稠度和可塑性
1）粘性土的稠度状态
稠度是指土的软硬程度或土受外力作用所引起变形或破 坏的抵抗能力,是粘性土最主要的物理状态特征
粘性土由某一种状态过渡到另一状态的界限含水量称为 土的稠度界限
软岩 极软岩
饱和单轴抗压 强度frk(Mpa)

筛分法
200g 10 5.0 2.0 1.0 0.5 0.25 0.1 P % 95 87 78 66 55 36
筛分法就是用一套标准筛子如孔 直径(mm)：20、10、5.0、2.0、 l.0、0.5、0.25、0.1、0.075， 将烘干且分散了的200g有代表性 的试样倒入标准筛内摇振，然后 分别称出留在各筛子上的土重， 并计算出各粒组的相对含量，即 得土的颗粒级配。 沉降分析法：具体有密度计法(也 称比重计法)或移液管法(也称吸管 法)。该两法的理论基础都是依据 Stokes(司笃克斯)定律，即球状的 细颗粒在水中的下沉速度与颗粒 直径的平方成正比
第1章 土的物理性质及工程分类
§1.1 §1.2 §1.3 §1.4 §1.5 土的形成与三相组成 土的三相比例指标 无粘性土的密实度 粘性土的物理特征 土的工程分类
土的形成过程
土的三相组成 土的物理状态 土的结构
决定
渗透特性 变形特性 强度特性
土的工程分类：便于研究和应用 土 的 压 实 性：如何获得较好的土
知识要点
1.掌握土体的三相组成及三相比例 指标之间的换算 2.领会无粘性土密实度概念、判别 方法及砂土相对密度的计算 3.掌握粘性土的塑限、液限、塑性 指数和液性指数的概念及其物理状态评价 4.掌握无粘性土和粘性土的分类依据 和分类方法 5.掌握土的工程分类
§1.1 土的形成与三相组成 一、土的形成
固体颗粒 – 颗粒级配
土的三相组成 – 固体颗粒
矿物成分取决于母岩的矿物成分和风化作用 原生矿物：由岩石经过物理风化形成，其矿物
成分与母岩相同。
例：石英、云母、长石等 特征：矿物成分的性质较稳定，由其组成的土具
有无粘性、透水性较大、压缩性较低的特点